CN105470180A - 晶片升起组件及用于从晶片升起组件上取放晶片的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶片升起组件及用于从晶片升起组件上取放晶片的机械手，所述晶片升起组件包括：用于支撑晶片的卡盘和第一升针至第六升针，卡盘上设有第一通孔至第六通孔，第一通孔至第四通孔位于一个第一矩形的四个角上，第一矩形的中心与卡盘的中心重合，第五通孔和第六通孔位于第一矩形的一组平行边的中垂线上、位于第一矩形外面且相对于矩形的中心彼此对称；第一升针至第六升针与第一通孔至第六通孔一一对应且相对于卡盘可移动，且分别穿过对应的第一通孔至第六通孔以升起支撑在卡盘上的晶片。根据本发明的晶片升起组件，不会出现晶片倾斜的情况，从而解决了粘片后易产生晶片倾斜、在机械手取片过程中损坏晶片的问题。

Description

晶片升起组件及用于从晶片升起组件上取放晶片的机械手

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，尤其是涉及一种晶片升起组件及用于从晶片升起组件上取放晶片的机械手。

背景技术

随着MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，即微机电系统)器件和MEMS系统被越来越广泛的应用于汽车和消费电子领域，干法等离子体刻蚀设备逐渐被引入到MEMS加工领域。

相关技术中指出，在ICP(InductiveCoupledPlasma，电感耦合等离子体)刻蚀过程中，越来越多的ICP刻蚀机使用静电卡盘对基片进行吸附。传统基片材料Si(硅)较容易被吸附，但是，随着MEMS应用领域的不断扩大和深入，越来越多的衬底材料被引入ICP刻蚀，包括SiC(碳化硅)、SiO2(二氧化硅)等，这些材料对刻蚀机的卡盘静电吸附能力要求较高，同时工艺后的静电释放不彻底，容易导致静电卡盘粘片，在升针取片时，由于针不能全部同时升起，或者晶片一边被粘住，导致晶片在卡盘上倾斜，如果机械手取片，就会将晶片撞碎，或者撞出卡盘，掉到腔室中，损失严重。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种晶片升起组件，所述晶片升起组件能避免在升针过程中出现晶片倾斜的问题。

本发明的另一个目的在于提出一种从上述晶片升起组件上取放晶片的的机械手。

根据本发明第一方面实施例的晶片升起组件，包括：用于支撑晶片的卡盘，所述卡盘上设有第一通孔至第六通孔，所述第一通孔至第四通孔位于一个第一矩形的四个角上，所述第一矩形的中心与所述卡盘的中心重合，所述第五通孔和第六通孔位于所述第一矩形的一组平行边的中垂线上、位于所述第一矩形外面且相对于所述矩形的中心彼此对称；和第一升针至第六升针，所述第一升针至第六升针与所述第一通孔至第六通孔一一对应，所述第一升针至第六升针相对于所述卡盘可移动，且分别穿过对应的所述第一通孔至第六通孔以升起支撑在所述卡盘上的晶片。

根据本发明第一方面的实施例的晶片升起组件，避免了在升针过程中粘片，或者有一个升针没有升起，其余的升针也可以将晶片平稳地顶起，而不会出现晶片倾斜的情况，从而解决了粘片后易产生晶片倾斜、在机械手取片过程中损坏晶片的问题。

进一步地，所述卡盘上还设有第七通孔和第八通孔，所述第七通孔和第八通孔位于所述第一矩形的另一组平行边的中垂线上、位于所述第一矩形外面且相对于所述第一矩形的中心彼此对称，所述晶片升起组件还包括与所述第七通孔和第八通孔一一对应的第七升针和第八升针。由此，通过在卡盘上设置第七升针和第八升针，可以进一步分散作用力，从而能更加平稳地将卡盘上的晶片顶起。

可选地，所述第五通孔至第八通孔位于第二矩形的四个角上，所述第二矩形的中心与所述卡盘的中心重合。由此，可以进一步平稳地顶起卡盘上的晶片。

可选地，所述第七通孔和第八通孔距离所述卡盘的边沿为2-3厘米。

可选地，所述第一通孔至第四通孔距离所述卡盘的边沿为1厘米。

根据本发明第二方面实施例的机械手，用于从根据本发明上述第一方面实施例的晶片升起组件上取放晶片，所述机械手具有彼此间隔开的第一指和第二指，在取放晶片时，所述第一指位于所述第一通孔和第二通孔之间的连线与所述第五通孔和所述第六通孔之间的连线之间，所述第二指位于所述第三通孔和第四通孔之间的连线与所述第五通孔和所述第六通孔之间的连线之间。

可选地，所述第一指和所述第二指的长度均大于所述晶片的直径的三分之二。

进一步地，在取放晶片时，所述第一指和第二指的自由端位于所述第二通孔和第三通孔之间的连线与所述第五通孔之间，且所述第一指和第二指的固定端位于所述卡盘的外沿外面。由此，增加了机械手与晶片之间的接触面积，从而机械手可以更加平稳地将晶片从卡盘上取走，且晶片不容易从第一指和第二指的自由端滑出。

更进一步地，所述机械手包括掌部，所述第一指和所述第二指均连接在所述掌部上，且所述第一指和所述第二指的上表面均低于所述掌部的上表面，在取放晶片时，所述掌部位于所述卡盘的外沿外面。

可选地，所述第一指和所述第二指的宽度均为2厘米。

可选地，所述机械手的总长度大于所述晶片的直径。

可选地，所述机械手上设有防滑垫。由此，防滑垫起到防滑的作用，从而可以防止机械手在缩回过程中出现晶片滑动的问题。

根据本发明第二方面的实施例的机械手，通过将机械手的手指设计成细长手指，使得机械手与卡盘上的升针的距离较远，从而不易出现将升针撞断的情况，而且，通过在机械手上设置防滑垫，防止机械手缩回过程中晶片滑动，进而解决了机械手取片过程中损坏晶片的问题。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的晶片升起组件的俯视图；

图2是根据本发明实施例的晶片升起组件和机械手的俯视图；

图3是图2中所示的机械手的侧视图；

图4a-图4e是图2中所示的机械手从晶片升起组件上取出晶片的工作过程示意图。附图标记：

100：晶片升起组件；

1：卡盘；11：第一通孔；12：第二通孔；13：第三通孔；14：第四通孔；

15：第五通孔；16：第六通孔；

21：第一升针；22：第二升针；23：第三升针；24：第四升针；

25：第五升针；26：第六升针；

3：机械手；31：第一指；32：第二指；33：掌部；34：防滑垫；35：过渡面；

300：晶片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”、“第六”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面参考图1-图4描述根据本发明实施例的晶片升起组件100。

如图1、图2和图4所示，根据本发明第一方面实施例的晶片升起组件100，包括卡盘1、第一升针21、第二升针22、第三升针23、第四升针24、第五升针25以及第六升针26。

卡盘1用于支撑晶片300，卡盘1上设有第一通孔11、第二通孔12、第三通孔13、第四通孔14、第五通孔15以及第六通孔16，这六个通孔在卡盘1上彼此间隔开，具体地，参照图1，第一通孔11、第二通孔12、第三通孔13、第四通孔14位于一个第一矩形的四个角上，该第一矩形的中心与卡盘1的中心重合，第一通孔11、第二通孔12、第三通孔13、第四通孔14优选位于一个正方形的四个角上，此时第一通孔11、第二通孔12、第三通孔13、第四通孔14采用正方形排列，分布在以卡盘1的中心为中心的四个象限内，可选地，第一通孔11、第二通孔12、第三通孔13、第四通孔14距离卡盘1的边沿均为1厘米，从而晶片300稍微发生偏移时，顶针也可以支撑在晶片300的下方，从而不容易出现掉片的情况。其中，由于晶片300为圆形，卡盘1也可以设置为圆形且与晶片300的直径相等，以更好地对晶片300进行支撑，但不限于此。

如图1和图2所示，第五通孔15和第六通孔16位于上述第一矩形的一组平行边的中垂线上，第五通孔15和第六通孔16位于第一矩形外面(即第五通孔15和第六通孔16位于第一矩形的四条边所围成的区域之外)，且第五通孔15和第六通孔16相对于第一矩形的中心彼此对称。可以理解，第一通孔11至第六通孔16在卡盘1上的布置位置可以根据实际要求具体设计，本发明对此不作特殊限定。

第一升针21至第六升针26与第一通孔11至第六通孔16一一对应，第一升针21至第六升针26相对于卡盘1可移动、且分别穿过对应的第一通孔11至第六通孔16以升起支撑在卡盘1上的晶片300，也就是说，第一升针21对应配合在第一通孔11内，第二升针22对应配合在第二通孔12内，第三升针23对应配合在第三通孔13内，第四升针24对应配合在第四通孔14内，第五升针25对应配合在第五通孔15内，第六升针26对应配合在第六通孔16内，且这六个升针在对应的通孔内相对于卡盘1均可以移动，工艺完成后，六个升针向上升起，从而将卡盘1上的晶片300顶起，如图4a和图4b所示。

在升针过程中，即使有粘片发生(例如由于静电去除不彻底)，均布的顶针可以分散作用力，能平稳地将晶片300顶起，退一步讲，如果发生其中一个升针没有升起，只有剩下的五个升针能升起，这五个升针也能将晶片300顶起，由于晶片300的重心始终落在升针组成的多边形内，从而晶片300不会因为重力作用而发生偏移。

由此，根据本发明实施例的晶片升起组件100，避免了在升针过程中粘片，或者有一个升针没有升起，其余的升针也可以将晶片300平稳地顶起，而不会出现晶片300倾斜的情况，从而解决了粘片后易产生晶片300倾斜、在机械手3取片过程中损坏晶片300的问题。

根据本发明的一个实施例，卡盘1上还设有第七通孔(图未示出)和第八通孔(图未示出)，第七通孔和第八通孔位于第一矩形的另一组平行边的中垂线上，第七通孔和第八通孔位于第一矩形外面(即第七通孔和第八通孔位于第一矩形的四条边所围成的区域之外)，且第七通孔和第八通孔相对于第一矩形的中心彼此对称，晶片升起组件100还包括与第七通孔和第八通孔一一对应的第七升针和第八升针，其中第七升针对应配合在第七通孔内，第八升针对应配合在第八通孔内，且第七升针和第八升针相对于卡盘1可移动以与第一升针21至第六升针26共同升起支撑在卡盘1上的晶片300。由此，通过在卡盘1上设置第七升针和第八升针，可以进一步分散作用力，从而能更加平稳地将卡盘1上的晶片300顶起。可以理解，升针的数量以及在卡盘1上的布置方式可以根据实际要求具体设计，以更好地满足实际要求。

优选地，第五通孔15至第八通孔位于一个第二矩形的四个角上，第二矩形的中心与卡盘的中心重合，从而可以进一步平稳地顶起卡盘1上的晶片300。

可选地，第七通孔和第八通孔距离卡盘1的边沿为2-3厘米，其具体数值可以根据实际的卡盘1和晶片300的尺寸具体设计，以更好地满足实际要求。可以理解，第五通孔15和第六通孔16距离卡盘1的边沿也可以为2-3厘米。

如图2-图4所示，根据本发明第二方面实施例的机械手3，机械手3用于从根据本发明上述第一方面实施例的晶片升起组件100的卡盘1上取放晶片300。

具体地，参照图2，机械手3具有彼此间隔开的第一指31和第二指32，第一指31和第二指32的形状、尺寸等均相等，且第一指31和第二指32相互平行，在取放晶片300时，第一指31位于第一通孔11和第二通孔12之间的连线与第五通孔15和第六通孔16之间的连线之间，第二指32位于第三通孔13和第四通孔14之间的连线与第五通孔15和第六通孔16之间的连线之间，从而机械手3与升起的升针之间不会发生干涉，不易出现机械手3将升针撞断的情况，而且，由于第一指31和第二指32分别位于卡盘1中心的两侧，这样可以更加平稳地托住晶片300，不容易出现掉片的现象。可以理解，第一指31和第二指32的形状和尺寸等还可以不相等，其具体形状以及具体尺寸可以根据实际要求具体设计，以更平稳地将卡盘1上的晶片300取走。

可选地，第一指31和第二指32的长度均大于晶片300的直径的三分之二，增加了机械手3与晶片300之间的接触面积，从而机械手3可以更加平稳地将晶片300从卡盘1上取走，且晶片300不容易从第一指31和第二指32的自由端滑出。

例如在取放晶片300时，如图2所示，第一指31和第二指32的自由端(例如，图2中的上端)位于第二通孔12和第三通孔13之间的连线与第五通孔15之间，也就是说，第一指31和第二指32的自由端超出第二通孔12和第三通孔13之间的连线，此时第一指31和第二指32的自由端远远超出晶片300的中心，从而可以使晶片300稳稳地落在机械手3上，且第一指31和第二指32的固定端(例如，图2中的下端，即与下文中提到的掌部33相连的一端)位于卡盘1的外沿外面，其中，第一指31和第二指32的固定端优选与卡盘1的外沿间隔开，即机械手3的掌部33远离卡盘1上的升针，且由于第一指31和第二指32被设计成细长型，例如第一指31和第二指32的宽度均为2厘米，从而防止了当机械手3发生小的误差时不至于将其附近的升针撞断，晶片300也不会由于重力作用而发生偏移。

参照图2和图3，机械手3包括掌部33，第一指31和第二指32均连接在掌部33上且位于掌部33的同一侧，第一指31和第二指32的上表面均低于掌部33的上表面，掌部33位于卡盘1的外沿外面，其中，第一指31和第二指32与掌部33的连接处具有过渡面35，过渡面35形成为从卡盘1的外沿朝向卡盘1的中心的方向上倾斜向下延伸的斜面，进一步地，斜面可以为斜平面或斜曲面例如斜弧面、斜波浪面等。由此，通过设置过渡面35，在机械手3伸入晶片300和卡盘1之间的过程中，过渡面35对晶片300起到止挡的作用，方便机械手3定位，且有效地保证了掌部33始终位于卡盘1的外沿外面，不会出现将卡盘1上的升针撞断的情况。

可选地，机械手3的总长度(即第一指31或第二指32中的长度最大值与掌部33的长度之和)大于晶片300的直径，例如当第一指31与第二指32的长度相等时，机械手3的总长度为第一指31或第二指32与掌部33的长度之和，以方便操作。以8寸的静电卡盘为例，卡盘1的直径为20厘米，机械手3的第一指31和第二指32的宽度分别为2厘米，机械手3的总长度大于晶片300的直径，例如为20-25厘米，第一指31和第二指32的长度均大于晶片300的直径的三分之二，长度为13-15厘米，中间正方形排列的四根升针(即第一升针21至第四升针24)距离正方形外的两根升针(即第五升针25和第六升针26)的垂直距离为6.4厘米，第一指31和第二指32分别与第五升针25之间有4.4厘米的距离，同时，由于机械手3是垂直进行晶片300运输的，可以有效避免机械手3的第一指31和第二指32撞断第五升针25。

可选地，机械手3上设有防滑垫34。例如在图2和图3的示例中，每个手指(包括第一指31和第二指32)的上表面上均设有沿其长度方向间隔开布置的两个防滑垫34，其中一个防滑垫34位于手指的自由端，另一个防滑垫34邻近掌部33设置，防滑垫34起到防滑的作用，从而可以防止机械手3在缩回过程中出现晶片300滑动的问题。

如图4a所示，晶片300支撑在卡盘1的上表面上，第一升针21至第六升针26位于对应的通孔内，此时第一升针21至第六升针26的顶端至少与卡盘1的上表面平齐，工艺完成后，第一升针21至第六升针26向上运动将晶片300顶起，如图4b所示，此时即使有粘片产生，均布的顶针也可以有效分散作用力，均匀顶起晶片300，如果有一个升针没有升起，或者是断裂，剩余的升针也能将晶片300顶起，由于晶片300的重心始终落在升针组成的多边形内，晶片300不会由于重力作用而发生偏移，从而晶片300不会倾斜，也就是说，晶片300可以在剩余升针的作用下被平稳地顶起，然后机械手3可以进入晶片300与卡盘1之间，如图4c所示，升针优选降低到卡盘1的上表面以下，如图4d所示，晶片300下落到机械手3上，机械手3退出将晶片300取走，流程结束，如图4e所示。

根据本发明实施例的机械手3，通过将机械手3的手指设计成细长手指，使得机械手3与卡盘1上的升针的距离较远，从而不易出现将升针撞断的情况，而且，通过在机械手3上设置防滑垫34，防止机械手3缩回过程中晶片300滑动，进而解决了机械手3取片过程中损坏晶片300的问题。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种晶片升起组件，其特征在于，包括：

用于支撑晶片的卡盘，所述卡盘上设有第一通孔至第六通孔，所述第一通孔至第四通孔位于第一矩形的四个角上，所述第一矩形的中心与所述卡盘的中心重合，所述第五通孔和第六通孔位于所述第一矩形的一组平行边的中垂线上、位于所述第一矩形外面且相对于所述第一矩形的中心彼此对称；和

第一升针至第六升针，所述第一升针至第六升针与所述第一通孔至第六通孔一一对应，所述第一升针至第六升针相对于所述卡盘可移动，且分别穿过对应的所述第一通孔至第六通孔以升起支撑在所述卡盘上的晶片。

2.根据权利要求1所述的晶片升起组件，其特征在于，所述卡盘上还设有第七通孔和第八通孔，所述第七通孔和第八通孔位于所述第一矩形的另一组平行边的中垂线上、位于所述第一矩形外面且相对于所述第一矩形的中心彼此对称，

所述晶片升起组件还包括与所述第七通孔和第八通孔一一对应的第七升针和第八升针。

3.根据权利要求2所述的晶片升起组件，其特征在于，所述第五通孔至第八通孔位于第二矩形的四个角上，所述第二矩形的中心与所述卡盘的中心重合。

4.根据权利要求2所述的晶片升起组件，其特征在于，所述第七通孔和第八通孔距离所述卡盘的边沿为2-3厘米。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的晶片升起组件，其特征在于，所述第一通孔至第四通孔距离所述卡盘的边沿为1厘米。

6.一种机械手，用于从权利要求1-5中任一项所述的晶片升起组件上取放晶片，其特征在于，所述机械手具有彼此间隔开的第一指和第二指，在取放晶片时，所述第一指位于所述第一通孔和第二通孔之间的连线与所述第五通孔和所述第六通孔之间的连线之间，所述第二指位于所述第三通孔和第四通孔之间的连线与所述第五通孔和所述第六通孔之间的连线之间。

7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述第一指和所述第二指的长度均大于所述晶片的直径的三分之二。

8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，在取放晶片时，所述第一指和第二指的自由端位于所述第二通孔和第三通孔之间的连线与所述第五通孔之间，且所述第一指和第二指的固定端位于所述卡盘的外沿外面。

9.根据权利要求6-8中任一项所述的机械手，其特征在于，所述机械手包括掌部，所述第一指和所述第二指均连接在所述掌部上，且所述第一指和所述第二指的上表面均低于所述掌部的上表面，在取放晶片时，所述掌部位于所述卡盘的外沿外面。

10.根据权利要求6-9中任一项所述的机械手，其特征在于，所述第一指和所述第二指的宽度均为2厘米。

11.根据权利要求6-10中任一项所述的机械手，其特征在于，所述机械手的总长度大于所述晶片的直径。

12.根据权利要求6-11中任一项所述的机械手，其特征在于，所述机械手上设有防滑垫。